电源设备(高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量)

2023-04-24 富美财经 浏览量:

在现实生活中可以说各种电子设备都离不开电源,电源是其核心,设计选择一款好的电源对于设备的可靠性很重要。在开关电源中常用的变换器类型有:半桥式变换电路、全桥式变换电路、推挽式变换电路、ZVT(移向式零电压开关变换电路)。

高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

电源是设备的核心


一、半桥式变换电路

在单相桥式二极管整流电路中,把其中两只二极管用晶闸管就组成了半控桥式整流电路。这种电路在中小容量开关电源中应用非常广泛。

电路如图示:

高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

半桥式变换电路

  • 其理想的传递函数为:Uo/Ui =(Ns/Np)*t/T
  • 最大漏极电流为:Id(max)=Ns/Np*Io
  • 漏极电压为:Uds=Ui
  • 输出二极管的电流为:I=DIo+(1-2D)*Io/2
  • 其工作波形图如下图:
高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

工作波形图

  • 电路工作特点:由两个Mosfet晶体管组成半桥电路。

二、 全桥式变换电路

其组成是把半控桥中的两只二极管用两只晶闸管代替即构成全控桥。带电阻性负载时,电路的工作情况与半控桥一样,控制角移相范围也是0~π,输出平均电压、电流的计算公式也与半控桥相同,所不同的是全控桥每半周期要求触发两只晶闸管。 如果带电感性负载且没有续流二极管的情况下,此时输出电压的瞬时值会出现负值。

电路如图示:

高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

全桥式变换电路

  • 理想的传递函数为:Uo/Ui =2*(Ns/Np)*t/T=2*(Ns/Np)*D
  • 最大漏极电流为:Id(max)=Ns/Np*Io
  • 漏极电压为:Uds=Ui
  • 输出二极管的电流为:I=DIo+(1-2D)*Io/2
  • 其工作波形图如图
高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

工作波形图

  • 电路工作特点:由四个Mosfet晶体管组成全桥电路,输出功率增大


三、 ZVT(移向式零电压开关变换电路)。

其电路如图示:

高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

移向式零电压开关变换电路

  • 理想的传递函数为:Uo/Ui =2*(Ns/Np)*t/T=2*(Ns/Np)*D
  • 最大漏极电流为:Id(max)=Ns/Np*Io
  • 漏极电压为:Uds=Ui
  • 输出二极管的电流为:I=0.5Io
  • 工作波形如下图示:
高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

工作波形图

  • 电路特点:采用移相式及零电压软开关技术,降低了开关管的损害,提高了变换器的效率。

四、 推挽式变换电路

推挽电路(push-pull)就是两个不同极性晶体管间连接的输出电路。推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。推挽电路适用于低电压大电流的场合,广泛应用于功放电路和开关电源中。

其优点是:结构简单,开关变压器磁芯利用率高,推挽电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小。

其缺点是:变压器带有中心抽头,而且开关管的承受电压较高;由于变压器原边漏感的存在,功率开关管关断的瞬间,漏源极会产生较大的电压尖峰,另外输入电流的纹波较大,因而输入滤波器的体积较大。

其电路如下图示:

高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

推挽式变换电路

  • 理想的传递函数为:Uo/Ui =2*(Ns/Np)*t/T=2*(Ns/Np)*D
  • 最大漏极电流为:Id(max)=Ns/Np*Io
  • 漏极电压为:Uds=2Ui
  • 输出二极管的电流为:I=DIo+(1-2D)*Io/2
  • 输出二极管的反向电压为:Uf1=Ui*(Ns/Np)
  • 工作波形如下图:
高科技设备核心元件----电源,好的拓扑设计支撑电源质量

工作波形图

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